論文の概要: Quantum autoencoders using mixed reference states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.15582v1
• Date: Wed, 27 Sep 2023 11:30:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-09-28 14:07:14.404397
• Title: Quantum autoencoders using mixed reference states
• Title（参考訳）: 混合参照状態を用いた量子オートエンコーダ
• Authors: Hailan Ma, Gary J. Mooney, Ian R. Petersen, Lloyd C. L. Hollenberg, Daoyi Dong
• Abstract要約: 一般入力状態の圧縮に符号化忠実度と量子相互情報を組み合わせた新しいコスト関数を提案する。 特に、参照状態は最大混合状態と純粋状態の混合であると考える。 逆場イジングモデル, ワーナー状態, 純状態と混合した最大混合状態の熱状態に関する結果は, 提案手法の有効性を示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.4186234021669066
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: One of the fundamental tasks in information theory is the compression of information. To achieve this in the quantum domain, quantum autoencoders that aim to compress quantum states to low-dimensional ones have been proposed. When taking a pure state as the reference state, there exists an upper bound for the encoding fidelity. This bound limits the compression rate for high-rank states that have high entropy. To overcome the entropy inconsistency between the initial states and the reconstructed states, we allow the reference state to be a mixed state. A new cost function that combines the encoding fidelity and the quantum mutual information is proposed for compressing general input states. In particular, we consider the reference states to be a mixture of maximally mixed states and pure states. To achieve efficient compression for different states, two strategies for setting the ratio of mixedness (in the mixture of maximally mixed states and pure states) are provided based on prior knowledge about quantum states or observations obtained from the training process. Numerical results on thermal states of the transverse-field Ising model, Werner states, and maximally mixed states blended with pure states illustrate the effectiveness of the proposed method. In addition, quantum autoencoders using mixed reference states are experimentally implemented on IBM Quantum devices to compress and reconstruct thermal states and Werner states.
• Abstract（参考訳）: 情報理論における基本的な課題の1つは情報の圧縮である。 量子領域でこれを達成するために、量子状態を低次元に圧縮する量子オートエンコーダが提案されている。 純粋な状態を参照状態として取る場合、符号化忠実度には上限が存在する。 この境界はエントロピーが高いハイランク状態の圧縮速度を制限する。 初期状態と再構成状態の間のエントロピーの不整合を克服するために、参照状態が混合状態であることを許容する。 一般入力状態の圧縮に符号化忠実度と量子相互情報を組み合わせた新しいコスト関数を提案する。 特に、参照状態は最大混合状態と純粋状態の混合であると考える。 異なる状態に対する効率的な圧縮を実現するために、トレーニングプロセスから得られた量子状態や観測に関する事前知識に基づいて、混合度(最大混合状態と純状態の混合)の比率を設定するための2つの戦略が提供される。 トラバースフィールドイジングモデル, ヴェルナー状態, 最大混合状態, および純状態と混合した熱状態に関する数値結果は, 提案手法の有効性を示している。 さらに、混合参照状態を用いた量子オートエンコーダをIBM Quantumデバイス上で実験的に実装し、熱状態とWerner状態の圧縮と再構成を行う。

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